在恒星的死亡后,绕其运行的行星上的生命还能幸存吗?

当像我们的太阳这样的恒星死亡时,剩下的只是一颗裸露的核心——白矮星。康奈尔大学的研究人员说,一颗绕着白矮星运行的行星为确定生命是否能够在恒星死亡中幸存提供了一个有希望的机会。

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图注:一颗围绕一颗小恒星运行的行星在经过其主星的正面或”过境”时会产生强烈的大气信号,如上图所示。白矮星为天文学家提供了一个难得的机会来描述岩石行星。

在《天体物理学杂志快报》上发表的一项研究中,他们展示了美国国家航空航天局(NASA)即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜如何在绕白矮星运行的类地球行星上找到生命的信号。

当一颗绕着小恒星运行的行星经过其前恒星或穿过其恒星时,会产生强烈的大气信号。白矮星将其推向了极致:它们比我们的太阳小100倍,几乎与地球一样小,这为天文学家们提供了难得的表征岩石行星的机会。

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文科学院天文学副教授,卡尔·萨根研究所所长丽莎·卡尔滕格格(Lisa Kaltenegger)说:“如果白矮星周围存在岩石行星,那么未来几年我们可能会发现它们的生命迹象。”

研究所首席研究员瑞安·麦克唐纳(Ryan MacDonald)表示,计划于2021年10月发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜,在寻找岩石系外行星生命特征方面具有独特的地位。

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“当观察环绕白矮星的类地行星时,詹姆斯·韦伯太空望远镜可以在数小时内探测到水和二氧化碳。” 麦克唐纳说,“用这台强大的望远镜观察两天,可以发现生物特征气体,例如臭氧和甲烷。”

在一份由合著者、威斯康星大学麦迪逊分校助理教授安德鲁·范德堡(Andrew Vanderburg)领导的另一篇论文中,发现了第一颗围绕白矮星运行的过境巨型行星(WD 1856–534b),这证明了白矮星周围行星的存在。卡尔特内格也是本文的合著者。

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这颗行星是一颗气体巨星,因此无法维持生命。但是它的存在表明,可以维持生命的较小的岩石行星也可能存在于白矮星的宜居区域。

“我们现在知道,白矮星周围可能存在巨大的行星,证据可以追溯到100年前,显示出岩石物质污染了白矮星的光,白矮星系统中肯定有小岩石。” 麦克唐纳说,“想象一下像地球这样的岩石行星绕着白矮星旋转是一种逻辑上的飞跃。”

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研究人员将哈勃太空望远镜与过去康奈尔大学研究中的白矮行星模型大气相结合,结合了通常用于检测巨大系外行星大气中气体的常规分析技术。

美国国家航空航天局(NASA)的运输系外行星勘测卫星,现在正在寻找白矮星周围的此类岩石行星。如果发现其中一个世界,卡尔滕格格和她的团队已经开发出模型和工具,以识别该行星大气中的生命迹象,随后韦伯望远镜很快开始对该行星大气进行搜索。

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卡尔滕格格说,在绕着白矮星运转的行星上寻找生命特征的意义是深远的。大多数恒星,包括我们的太阳,终有一天会变成白矮星。

“如果恒星的死亡不是生命的尽头怎么办?”她说,“即使我们的太阳已经死了,生命还会继续吗?在环绕着白矮星的行星上的生命迹象不仅会显示出令人难以置信的生命坚韧,而且也许还能窥见我们的未来。”

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